Robot de nettoyage automatique du fond d'un bassin

La présente invention a pour objet un robot de nettoyage automatique du fond d'un bassin rempli de liquide, tel qu'une piscine, le fond du bassin pouvant être plat ou présenter des parties inclinées.

On connaît déjà différents types de robots de nettoyage du fond d'une piscine qui procèdent par aspiration des déchets qui se sont déposés dans le fond de la piscine.

On connaît ainsi des robots de nettoyage de type électrique.

De tels robots de nettoyage sont généralement d'une réalisation assez complexe, sont onéreux et ne présentent pas une fiabilité maximale.

On a également déjà proposé dans le document de brevet FR 2 836 945 un appareil de nettoyage du fond d'une piscine, qui présente une réalisation simplifiée permettant un fonctionnement à partir d'une simple prise d'eau sous pression et ne comporte pas d'élément mécanique complexe.

Un tel type d'appareil de nettoyage, qui est simple et bon marché, bénéficie d'une maintenance aisée et d'une fiabilité accrue et assure de façon contrôlée à la fois le déplacement de l'appareil dans le fond du bassin rempli de liquide, l'aspiration et la récupération des déchets, et le changement de direction de l'appareil lorsque celui-ci rencontre un obstacle tel qu'une paroi verticale du bassin.

Le fonctionnement des appareils de nettoyage décrits dans le document FR 2 836 945 est ainsi généralement satisfaisant et constitue un progrès notable par rapport aux autres appareils de nettoyage connus.

Il arrive cependant, pour certaines géométries de bassins, que l'appareil de nettoyage circule de façon plus privilégiée au voisinage du pourtour du bassin et assure un nettoyage moins poussé dans les parties centrales.

Selon le document WO 2006/077352, on a proposé un robot de nettoyage garantissant un nettoyage de qualité sur l'ensemble de la surface d'un bassin de liquide, quelle que soit la géométrie du bassin, l'adjonction d'un dispositif mécanique additionnel visant à modifier par intermittence soit le couple statique, soit le couple dynamique créés en fonction de positions angulaires prédéterminées du support du robot par rapport à la tête mobile de celui-ci.

La présente invention vise notamment à obtenir une excellente qualité de nettoyage sur l'ensemble de la surface d'un bassin de liquide sans qu'il soit nécessaire d'adjoindre un dispositif mécanique additionnel, la conception du robot de base garantissant automatiquement des déroutements du robot qui assurent un nettoyage sans que des zones du bassin soient laissées sans traitement.

L'invention vise encore à réaliser un robot de nettoyage de conception simplifiée et dont la fiabilité et la robustesse sont améliorées.

Ces buts sont atteints conformément à l'invention grâce à un robot de nettoyage automatique du fond d'un bassin rempli de liquide, comprenant une embase et une tête mobile en rotation autour d'un premier axe par rapport à l'embase, en ce que la tête comprend une partie inférieure constituant un réceptacle de stockage de déchets muni d'une ouverture, d'un filtre et d'un dispositif de création d'une dépression pour aspirer dans le réceptacle de stockage, par l'ouverture d'aspiration, des déchets ou corps étrangers présents dans le liquide, et une partie supérieure constituant une unité motrice et directrice, en ce que l'unité motrice et directrice comprend un dispositif de création d'un couple statique sur la tête mobile en rotation, un dispositif de création d'un couple dynamique sur la tête mobile en rotation de manière à équilibrer le couple statique lorsque le robot est en mouvement dans le liquide et à permettre une rotation amortie de la tête par rapport à l'embase lorsque celle-ci est immobilisée par un obstacle, et un dispositif de propulsion par réaction disposé dans la tête pour provoquer un déplacement dans une direction perpendiculaire au premier axe, et en ce que l'embase est munie de moyens de guidage anisotropes et comprend, d'une part, un élément de roulement à orientation fixe et, d'autre part, au moins deux éléments de roulement orientables.

Avantageusement, l'unité motrice et directrice de Ia tête mobile comprend un carter présentant essentiellement une symétrie de révolution par rapport au premier axe.

De façon similaire, le robot comprend de préférence un réceptacle de stockage de déchets présentant essentiellement une symétrie de révolution et raccordé de façon amovible au carter de l'unité motrice et directrice de la tête mobile.

Dans ce cas, le filtre est interposé de façon amovible entre le réceptacle de stockage de déchets et le carter de l'unité motrice et directrice de la tête mobile.

Selon un aspect particulier de la présente invention, le robot comprend une butée de protection formant pare-chocs reliée à l'embase au moins sur une zone située de façon opposée à l'élément de roulement à orientation fixe et s'étendant verticalement jusqu'au niveau de la tête mobile en rotation, de manière à empêcher tout contact de la tête mobile avec un obstacle élevé.

Avantageusement, la butée comprend une partie haute sensiblement horizontale en forme de rondelle ou en forme de U.

Selon un mode de réalisation particulier, la butée comprend une partie haute reliée par des barres verticales à au moins certains des éléments de support des éléments de roulement montés sur l'embase.

Selon un mode de réalisation préférentiel, l'unité motrice et directrice de la tête mobile incorpore une tuyère située dans un plan perpendiculaire audit premier axe et un dispositif d'injection de liquide sous pression pour diriger un jet de liquide vers l'entrée de la tuyère parallèlement à l'axe de celle-ci.

De préférence, le dispositif d'injection de liquide sous pression est décalé par rapport au premier axe et la tuyère est excentrée par rapport au premier axe.

Avantageusement, le dispositif d'injection de liquide coopère avec un joint tournant raccordable à un tuyau d'alimentation en liquide basse pression constitué par le retour de l'eau dans une piscine.

Selon une caractéristique avantageuse, le robot comprend un flotteur d'équilibrage incorporé dans l'unité motrice et directrice de la tête, au voisinage de la tuyère.

Le robot peut également comprendre un contrepoids incorporé dans le réceptacle dans une position opposée à la tuyère de l'unité motrice et directrice.

Selon un mode de réalisation particulier, l'unité motrice et directrice comprend une plaque verticale qui est placée à l'avant de la tête, de façon opposée à la tuyère et est inclinée par rapport à la direction principale de déplacement de l'appareil.

La plaque verticale peut présenter la forme d'une palette dont seule l'extrémité avant est courbe ou inclinée par rapport à la direction principale de déplacement de l'appareil.

Selon une caractéristique avantageuse, l'unité motrice et directrice comprend une dérive stabilisatrice disposée au voisinage de la tuyère.

Avantageusement, la palette est montée à la périphérie de l'unité motrice et directrice dans une zone décalée de 130 à 140° par rapport à la zone sur laquelle est montée la dérive stabilisatrice.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la Figure 1 est une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation d'un robot de nettoyage automatique d'une piscine conformément à l'invention ;

- la Figure 2 est une vue en perspective des différents composants du robot de nettoyage de la Figure 1, en position ouverte de la tête mobile ;

- la Figure 3 est une vue en perspective de dessous montrant la partie directrice et motrice de la tête mobile du robot en position ouverte de la Figure 2 ;

- la Figure 4 est une vue en perspective de dessus montrant la partie réceptacle de la tête mobile en position ouverte de la Figure 2, le filtre étant enlevé ;

- la Figure 5 est une vue en perspective d'un deuxième exemple de réalisation d'un robot de nettoyage automatique d'une piscine, conformément à l'invention ;

- la Figure 6 est une vue en perspective de dessus du robot de la Figure 5 ;

- la Figure 7 est une vue schématique de dessus d'un robot de nettoyage à piètement isotrope selon l'art antérieur ;

- les Figures 8A à 8C sont des vues schématiques de dessus d'un robot de nettoyage à piètement anisotrope selon l'invention, dans trois positions successives lorsque le robot vient en butée contre une paroi verticale d'une piscine ;

- la Figure 9 est une vue en coupe horizontale d'une tête mobile de robot selon Ie plan IX-IX de la Figure 10 ;

- la Figure 10 est une vue en coupe verticale de la tête mobile de robot selon le plan X-X de la Figure 9 ;

- la Figure 11 est une vue schématique en perspective d'un exemple particulier de robot selon l'invention équipé d'une butée anticoincement ;

- la Figure 12 est une vue schématique en coupe du robot de la Figure 11 ;

- la Figure 13 est une vue en perspective d'un autre exemple de robot selon l'invention équipé d'une butée anti-coincement, et

- la Figure 14 est une vue en perspective d'encore un autre exemple de robot selon l'invention équipé d'une butée anti-coincement.

On a représenté sur la Figure 1 un premier exemple de robot de nettoyage automatique du fond d'une piscine ou autre bassin rempli de liquide.

Le robot de nettoyage comprend essentiellement une embase 2 servant de support de déplacement et ne comportant pas d'organe fonctionnel intervenant dans la propulsion du robot ou l'aspiration des déchets et une tête fonctionnelle T mobile en rotation par rapport à l'embase 2 autour d'un axe perpendiculaire au sol sur lequel repose l'embase 2.

La tête fonctionnelle T comprend elle-même une partie inférieure constituant un réceptacle 6 de stockage des déchets ou corps étrangers présents dans le liquide, et une partie supérieure constituant une unité motrice et directrice 1.

L'unité motrice et directrice 1 et la partie formant le réceptacle 6 comprennent chacune un carter présentant essentiellement une symétrie de révolution par rapport à l'axe de rotation de la tête T par rapport à l'embase 2.

Le réceptacle 6 est raccordé de façon amovible au carter de l'unité motrice et directrice 1.

Comme on peut le voir sur les Figures 2, 4 et 10, le réceptacle 6 de stockage des déchets est muni d'une ouverture 29 munie d'un clapet 14 qui empêche les déchets aspirés dans le réceptacle 6 de ressortir dans la piscine. Un filtre amovible 7 est disposé à la partie supérieure du

réceptacle 6 (Figures 2 et 10) pour empêcher les déchets aspirés de pénétrer dans la cavité de la tête motrice et directrice 1 équipée d'un dispositif de création d'une dépression qui, à travers le filtre 7, permet l'aspiration dans le réceptacle de stockage 6, par l'ouverture 29, des déchets présents dans le liquide.

Le réceptacle 6 peut être fixé de façon amovible sur le carter de l'unité motrice et directrice 1 par des clips, charnières, verrous ou autres systèmes de fermeture à crochet ou similaire. On a représenté sur les Figures 1, 2, 3 et 4 un réceptacle 6 avec des verrous de fermeture avant et arrière 12, 13 coopérant avec des crochets, languettes ou autres éléments d'accrochage 11 formés sur le carter de l'unité motrice et directrice 1. Lorsque le réceptacle 6 est verrouillé sur l'unité motrice et directrice 1, il est solidaire de celle-ci pour former la tête T et peut tourner par rapport à l'embase 2.

L' unité motrice et directrice 1 est équipée d'un plan directeur avant 16 et d'une dérive de stabilisation arrière 17,

L'unité motrice et directrice 1 comprend un joint tournant 18 auquel est raccordé un tuyau 19 d'alimentation en eau qui est avantageusement relié directement à une source de retour d'eau dans la piscine, dite "refoulement", qui peut fonctionner à basse pression, par exemple de l'ordre de 0,5 bar, et n'exige pas de mise en œuvre de surpresseur ou autre pompe spécifique au robot. Si la section du tuyau d'alimentation 19 est suffisante pour garantir un débit d'eau convenable, la pression d'alimentation n'a pas besoin d'être modifiée par rapport à celle disponible dans le "refoulement" d'une installation de piscine standard.

Les Figures 3, 9 et 10 montrent que l'unité motrice et directrice 1 incorpore une tuyère 9 située dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la tête mobile T et un dispositif 8 d'injection de liquide sous pression alimenté par le joint tournant 18 pour diriger un jet de liquide vers l'entrée de la tuyère 9 parallèlement à l'axe de celle-ci.

Le système constitué du dispositif 8 d'injection de liquide et de la tuyère 9 permet en outre de créer l'aspiration nécessaire dans le réceptacle 6.

Comme représenté sur les Figures 3 et 9, un matériau allégé constituant un flotteur d'équilibrage 10 est disposé dans un compartiment arrière de l'unité motrice et directrice i, au voisinage de la tuyère 9.

La Figure 4 montre par ailleurs un contrepoids d'équilibrage 15 disposé à l'avant du réceptacle 6, dans une partie située sous la zone de la tête T supportant le plan directeur 16.

On notera que la présence d'un contrepoids 15 à l'avant de la tête T du robot et d'un flotteur 10 à l'arrière de cette tête T est particulièrement utile pour garantir que le robot ne flotte pas entre deux eaux mais reste plaqué contre le fond de la piscine malgré l'effet du jet de la tuyère 9 qui tend à faire décoller le robot, de même que les efforts de traction vers le haut exercés par le tuyau 19 d'alimentation en eau. Grâce à la combinaison du contrepoids avant 15 et du flotteur arrière 10, le poids du robot peut rester modeste tandis qu'il est garanti que le robot restera plaqué par son embase 2 sur le fond de la piscine.

Avec le robot selon l'invention, le jet de la tuyère 9 reste près du fond de la piscine et permet non seulement l'avancée du robot mais crée également un effet de balayage contribuant à faire décoller les saletés et remettre en suspension les particules les plus fines qui peuvent alors être captées par le filtre principal installé dans la piscine tandis que le robot récupère les particules plus grosses qui ne sont pas remises en suspension.

Dès lors que les particules les plus fines remises en suspension par le robot sont automatiquement captées par le système de filtrage principal d'une piscine, on peut équiper le robot d'un filtre dont les mailles sont moins fines et qui se colmate moins vite que les filtres des robots habituels, de sorte que le robot adapté pour récupérer les plus grosses particules est d'une maintenance plus aisée.

Sur la Figure 9, la référence 71 désigne une nervure formant une butée pour le filtre 7 et la référence 72 désigne une nervure servant de raidisseur.

Les Figures 5 et 6 montrent une variante de réalisation dans laquelle le plan directeur avant 16 de la Figure 1 est remplacé par une palette 20 placée environ à 45° par rapport à l'axe du déplacement. La palette 20 comporte une extrémité avant qui est courbe ou inclinée. Au lieu d'être placée sur la face supérieure du carter de l'unité motrice et

directrice 1 comme Ie plan directeur avant 16 de la Figure 1, la palette 20 des Figures 5 et 6 est fixée sur la paroi latérale du carter de l'unité motrice et directrice 1.

Dans la variante de réalisation des Figures 5 et 6, la dérive de stabilisateur 21 est par ailleurs plus petite que la dérive de stabilisation 17 de la Figure 1, mais est également plus éloignée du centre de la tête T.

Selon un aspect important de l'invention, l'embase 2 est munie de moyens de guidage anisotropes et comprend d'une part un élément de roulement 5 à orientation fixe et d'autre part au moins deux éléments de roulement orientables 3, 4.

Si l'on considère les Figures 1, 2 et 4, ainsi que la variante des Figures 5 et 6, on voit que l'embase 2 comprend un anneau 61 monté de manière à permettre une rotation de la tête T par rapport à un axe perpendiculaire à cet anneau 61.

Des supports 31, 41 des roues orientables 3, 4 sont solidaires de l'anneau 61 tandis qu'un support 51 également solidaire de l'anneau 61 permet le montage de la roue 5 à orientation fixe.

De préférence, les roues 3, 4 et 5 sont disposées sensiblement aux sommets d'un triangle équilatéral.

L'embase 2 offre une grande facilité de réalisation et, sans mise en œuvre d'aucun système additionnel de déroutement, permet au robot de couvrir l'ensemble du fond de la piscine sans opérer dans des zones privilégiées le long des parois de la piscine, grâce à l'anisotropie de son piètement constitué des roues 3, 4 et 5.

Le fonctionnement du robot selon l'invention sera mieux compris si l'on se réfère aux Figures 7 et 8A à 8C.

La Figure 7 montre le fonctionnement d'un robot équipé d'un piètement anisotrope traditionnel ne comportant que des roues orientables 103, 104, 105 (par exemple 3 à 5 roues orientables) et aucune roue fixe. Ce robot comprend une tête 101 qui est équipée d'une tuyère excentrée 109, la tête 101 étant montée de manière à pouvoir tourner autour de l'embase 102 équipée des roues orientables 103, 104, 105.

La tuyère 9 associée à un dispositif d'injection d'eau sous pression constitue à la fois un dispositif de propulsion par réaction et un dispositif de création d'un couple statique sur la tête 101 mobile en rotation.

La tête 101 est également équipée d'un dispositif de création d'un couple dynamique sur la tête 101 (non représenté sur Ia Figure 7) de manière à équilibrer Ie couple statique lorsque le robot est en mouvement dans le liquide et à permettre une rotation amortie de la tête 101 lorsque celle-ci est immobilisée par un obstacle tel que la paroi P de la piscine.

Lorsque le robot de la Figure 7 à piètement isotrope et dépourvu de système de déroutement additionnel, se déplace selon Ia direction V par suite de l'action de propulsion par réaction exercée selon la flèche F par Ia tuyère 109, et vient en butée contre la paroi P, Ia tête 101 tourne d'un angle α jusqu'à ce que Ia tuyère 109 vienne dans une position 109' et exerce une force selon une direction F ¹ formant un angle α inférieur à 90° par rapport à la direction F d'arrivée du robot contre la paroi P. Dans ce cas, l'embase 102 munie de roues orientables 103, 104, 105 ne tourne pas et le robot redémarre selon une direction (matérialisée par une flèche en traits discontinus) qui est parallèle à celle de la paroi P de la piscine. Il s'ensuit qu'à chaque fois Ie robot va privilégier les zones situées au voisinage des parois et les zones centrales de la piscine ne seront pas nettoyées correctement sauf à intervenir manuellement sur Ie robot.

La présente invention permet de remédier à ce problème, comme illustré sur la séquence des Figures 8A à 8C.

La Figure 8A illustre un robot selon l'invention comprenant une tête T telle que décrite plus haut avec une tuyère 9, et une embase 2 munie d'un piètement anisotrope comprenant une roue fixe arrière 5 et au moins deux roues orientables 3, 4. La Figure 8A montre l'arrivée du robot selon une direction V contre une paroi P de la piscine, sous l'action de Ia force de propulsion exercée selon la flèche F du fait de l'action de la tuyère 9.

La roue arrière fixe 5 sert de pivot. On voit ainsi sur la Figure 8B que lorsque la tête T et la tuyère 9 ont pivoté d'un angle ai, égal à 90°, l'embase 2 est freinée dans son déplacement latéral du fait de l'action de la roue fixe 5 et le robot ne peut pas repartir immédiatement parallèlement à la paroi P.

La tête T et la tuyère 9 peuvent continuer de tourner jusqu'à un angle 0C2 supérieur à 90° comme représenté sur la Figure 8C. Ceci permet également à l'embase 2 de tourner de sorte que le robot peut repartir selon une direction, matérialisée par une flèche en traits discontinus, qui

s'écarte de la paroi P de la piscine de sorte que le robot peut revenir assurer un nettoyage vers l'intérieur du bassin.

Par suite, le robot peut efficacement parcourir de façon aléatoire l'ensemble de la surface du fond de la piscine sans aucune intervention manuelle ni dispositif de déroutement additionnel, l'embase à piètement anisotrope assurant pleinement les fonctions de déroutement souhaitées. En effet, selon l'invention, lorsque le robot vient en butée contre un obstacle, la tête T et l'embase 2 peuvent tourner ensemble lors de la remise en mouvement, grâce à l'action de la roue fixe 5 tandis qu'avec un robot tel que celui de la Figure 7, l'embase change trop vite d'orientation par rapport à la tête 101 et le robot redémarre trop vite dans une direction qui reste parallèle à la paroi P.

Les Figures 11 à 14 illustrent un autre aspect de l'invention qui évite que le robot puisse venir se coincer sous des excroissances 76 placées éventuellement le long des parois verticales des piscines, telles que par exemple des échelles ou des installations de filtrage.

Comme illustré sur les Figures 11 à 14, le robot est avantageusement équipé d'une butée de protection 22 ou 122 formant pare-chocs reliée à l'embase 2 au moins dans une zone opposée à l'élément de roulement arrière 5 à orientation fixe. La butée 22 ou 122 s'étend verticalement jusqu'au niveau de la tête mobile T de manière à empêcher tout contact de la tête mobile T (et notamment des éléments 16, 17 ou 20, 21 formant plan directeur ou dérive) avec un obstacle élevé 26.

La butée 22 peut comprendre une partie haute 23 sensiblement horizontale en forme de U.

La partie haute 23 de la butée 22 est reliée à l'embase 2 par une ou plusieurs barres verticales 24.

Dans l'exemple de la Figure 13, la partie haute 23 de la butée 22 est reliée par deux barres verticales 24 à des éléments 31, 41 de support des roues orientables 3, 4, lesquels éléments de support 31, 41 sont solidaires de l'anneau 61 de l'embase 2.

Dans l'exemple de la Figure 14, on voit une butée 122 circulaire comprenant une partie haute 123 de préférence en forme de rondelle plate, mais pouvant aussi être constituée par un anneau comprenant une portion de tube cylindrique ou de cornière, qui entoure l'ensemble de la

tête mobile T équipée des éléments 16 et 17 et se trouve reliée par des barres verticales 124 aux éléments 31, 41 de support des roues orientables 3, 4 et à l'élément 51 de support de la roue fixe 5. Les éléments de support 31, 41 et 51 sont solidaires de l'embase 2.

Selon une caractéristique avantageuse, qui est visible sur la Figure 14, mais pourrait aussi être mise en œuvre avec les modes de réalisation représentés sur les autres figures, l'embase 2 comprend un anneau 61 avec une série de premières excroissances sur lesquelles sont montés les éléments de support 31, 41 et 51 des roues orientables 3, 4 et fixe 5, et une série de deuxièmes excroissances 61A intercalées entre les premières excroissances pour former des butées complémentaires de l'embase 2 avec des parois du bassin à nettoyer . Les excroissances 61 peuvent être munies d'une ou plusieurs ouvertures permettant d'alléger l'ensemble du robot, lequel robot est avantageusement réalisé en matière plastique. Sur la Figure 14, on voit une première série de trois excroissances réparties selon les sommets d'un triangle équilatéral et une deuxième série de trois excroissances 61 également réparties selon les sommets d'un triangle équilatéral imbriqué dans le premier triangle équilatéral de sorte que l'embase 2 présente une forme générale d'étoile à six branches, mais ceci ne constitue que l'un des différents modes de réalisation possibles.